隧道断层破碎带施工方案

东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案PAGE1富阳市公园路向东延伸（大桥路-高尔夫路）工程第一标段东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案编制：复核：审核：中铁一局集团有限公司公园路向东延伸工程项目经理部二O一五年九月目录一、工程概况 3二、工程地质 3三、断层破碎带施工方案 43.1超前地质预报 43.2注浆堵水加固 53.2.1全断面帷幕注浆堵水 53.2.2全断面周边预注浆堵水 53.2.3局部断面预注浆堵水 53.2.4局部断面排水 63.2.5预注浆参数 63.2.6预注浆结束标准 63.2.7堵水注浆效果检查 73.2.8东洲新城隧道全断面（帷幕）超前注浆图 73.3隧道开挖支护及二衬施工 103.3.1开挖支护参数 103.3.2监控量测 11四、质量保证措施 11五、安全保证措施 12东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案一、工程概况东洲新城隧道0+705～1+600左右线单洞合计1790m，设计为双洞机动车双向六车道，两隧进口端间距为11.75m，为小净距隧道。隧道开挖断面Ⅲ级围岩117㎡、Ⅳ级围岩130～136㎡、Ⅴ级围岩140～143㎡，线路设计标准：二级城市隧道，双向六车道；设计时速50km/h；暗挖隧道建筑限界三车道段单洞净宽13.5m，车道限高4.5m，检修道净空2.5m二、工程地质隧道岩性主要为中风化、微风化花岗闪长岩和石英砂岩，洞口有粘土夹碎石覆盖层。洞身穿越地质Ⅲ级围岩790m，占总长44.2%；Ⅳ级围岩290m，占总长16.2%；Ⅴ级围岩690m，占总长38.5%；明洞20m，占总长1.1%。并穿越F1、F2等不良地质断裂带，F1破碎带位置在左线里程为K0+925～K0+965段，长约40m；在右线里程为K0+974～K1+025段，长约51m。F2破碎带位置在左线里程为K1+300～K1+350段，长约50m，右线里程为K1+330～K1+390段，长约60m。根据设计地质，F1断层破碎带主要已充填粘土为主，其余为灰岩、白云质灰岩成分的断层角砾，碎裂岩。受F1断层的影响，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构，围岩稳定性较差，拱顶易坍塌、侧壁不稳，处理不当会造成大的坍塌，隧道出水形式为线状、淋雨状、涌水，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。F2断层破碎带岩性主要为岩溶角砾岩，灰岩、白云质灰岩成分的碎裂岩，受F2断层及大裂缝影响，岩体破碎～较破碎，围岩稳定性较差，破碎带内水量相对集中，开挖时可能会有渗水状、线状、小股状出水，局部淋雨状，核部破碎带可能出现较大的涌流、涌泥及坍塌现象，处理不当会造成大的坍塌，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。三、断层破碎带施工方案由于断层破碎带地存在涌水、涌泥及发生大规模隧道坍塌的危险，为确保施工过程中不发生安全事故，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，特制定以下施工方案。首先采用综合超前地质预报系统（主要采用TSP203及地质雷达）进行超前地质预测预报，结合地质勘测资料和地质素描对前方地质进行综合判断，根据判断结果确定是否注浆和采取哪种注浆方案，以及后续开挖过程中采取什么样的辅助措施，开挖过程中加强对开挖后的地段进行监控量测，根据量测结果指导后续施工。3.1超前地质预报主要采用TSP203超前地质预报技术对前方围岩地质进行地质探测，根据TSP203超前地质预报结果和地勘资料进行对前方100米范围内围岩情况进行判段，在现场施工条件未能达到TSP203超前地质预报的施工条件时，则先采用地质雷达对前方25米范围内围岩地质进行探测，然后根据以上几种探测手段所探测的结果对前方围岩进行综合判定。3.2注浆堵水加固施工过程中遇大量涌、突水情况时，应结合超前地质预报报告、地质素描资料综合分析，查明掌子面前方地下水分布状况及水量情况后，采取以“防、排、堵、引相结合”的施工措施，根据不同的情况，分别采用全断面帷幕注浆、全断面周边注浆、局部断面注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，集中排放，通过隧道二次衬砌防排水系统排出洞外，以确保施工及结构的安全。3.2.1全断面帷幕注浆堵水

当隧道穿越的厚度较大（不小于30m）的软塑状断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体，2/3探水孔出水，总水量大于10m3/h时，采用全断面帷幕注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环61个注浆孔，孔深31m，全断面共布设105个注浆孔。3.2.2全断面周边预注浆堵水当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小（小于30m）的断层破碎带、溶蚀裂隙，任一探水孔流量＞2m3/h，总水量小于10m3/h时，采用全断面周边注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环50个注浆孔，孔深31m，全断面共布设94个孔。3.2.3局部断面预注浆堵水当隧道通过灰岩地区，断面内局部发生涌、突水时，采用局部断面注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环10个注浆孔，孔深15m，第二环10个注浆孔，孔深22m，第三环14个注浆孔，孔深31m，全断面共布设34个孔。3.2.4局部断面排水当隧道开挖掌子面只有1～2处涌突水，且流量不大时，应采取排水为主的施工措施。采用80㎜钻头成孔，孔深30m，先把涌水暂时排出，后与二次衬砌防排水系统相结合，排出洞外。3.2.5预注浆参数一个注浆段完成后留10m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。注浆孔自掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置，注浆孔前段暗设φ76×4㎜套管,采用80㎜钻头成孔，后续注浆段采用60㎜钻头成孔。注浆孔孔底间距不大于3m，浆液扩散半径为2m，注浆压力为静水压力（2.5～4）倍，注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。初拟为：C：S（体积比）=1：（0.6～1.0），水泥浆水灰比0.8:1～1:1,水玻璃浓度模术2.6～2.8,水玻璃浓度为35Be。注浆压力初拟1.7～2.6Mpa。注浆前在止浆墙内埋Φ80㎜无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20～30cm3.2.6预注浆结束标准单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量基本相同，结束时的进浆量在20L/min以下时可结束本孔注浆。3.2.7堵水注浆效果检查

一个注浆段的全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设置至少5个检查孔，测孔内涌水量，一般每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的应追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。3.2.8东洲新城隧道全断面（帷幕）超前注浆图现场施工图3.3隧道开挖支护及二衬施工隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行组织施工，开挖初支施工完毕后，加强仰拱距掌子面、二衬距掌子面的步距控制，及时施做仰拱和二衬施工，合理安排二次衬砌尽快封闭成环，确保现场施工安全。3.3.1开挖支护参数双层注浆小导管超前支护，小导管直径Φ42mm，单根长4.5m、环向间距0.4m,纵向间距3m。循环进尺控制在1m以内，爆破时采用微弱爆破，C25喷射砼26cm；I20a工字钢钢拱，间距0.75m；Φ25中空注浆锚杆间距75×75㎝，单根长4.5m；双层Φ8钢筋网，3.3.2监控量测开挖过程中严格实施监控量测工作，针对监控量测数据及时分析，以真实有效的监控量测数据为指导，根据监控量测结果变化突变时，及时调整现场施工参数。四、质量保证措施⑴应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。⑵注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，必要时进行检验。⑶浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。⑷浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。⑸注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。⑹注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常后再进行双液注浆。⑺一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。⑻注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。⑼双液浆注浆结束后或注浆确实需要停较长的时间时，则先停水玻璃泵，后停水泥浆泵，并用清水清洗管路，以防堵管。⑽严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。五、安全保证措施⑴注浆期间溶洞段至少设两个量测断面，严格按隧道施工规范加强量测，并加强掌子面周围初支和衬砌的观察。⑵注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。⑶孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。⑷注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。⑸钻孔过程中时刻观察前方地层变化，当遇到高压水粉细砂层砂子前应做好防范措施，必要时孔口安装防突装置，以防止高压水及钻杆冲出伤人。⑹台阶上施工时应设防护围栏，防止人员高空坠落。⑺需高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。⑻准备好抢险材料，做好抢险准备工作，当开挖施工中当出现流水、流砂时应立即进行封堵作业，以防止施工中大量涌水形成危害，对涌出的泥砂应及时进行清理。⑼若遇大的涌水涌砂灾害时，应及时撤出人员和设备。⑽注浆后隧道开挖应按“三快一抢”(快挖、快支、快封闭和抢时间)的原则进行，确保隧道施工安全。江县现修建一条道路，道路全长1.6Km，包括785m道路和815m隧江下游,属山、岗、丘、平原并有的丘陵地。西南、西北多山,东北地势平坦,平均海拔200米。该工程位于西北部，所在地地质结构稳定，地，为工程施工提供准确的定位信息、实时监关变化量及周围构筑物、管线等的影响变化，为工程施测量数据适当调整作业进度和措施方法，确保工程顺利1《工程测量规范》(GB50026-2007)；2《公路勘测规范》(JTGC10-2007)；4公路隧道施工技术规范》(JTJ042—94)；5隧道施工设计图纸(主要是隧道轴线平面控制点及曲线要素表、纵断面设计高程数据和施工设计图)；过地进行施工复测，检查并确认两端洞口的中线控制桩(也称为洞口投点)的位量两部分。和高程控制测设置1、在每个洞口应测设不少于3个平面控制点(包括洞口投点及其相联系的三角点或导线点)2个高程控制点。中3、在曲线隧道上，应在两端洞口的切线上各确定两个间距不小于200m的中线证隧4.1.2洞外平面控制测量平面形状、线路通过地区的地形和环境等条1．中线法(平面控制简单、直观，精度不高)测设在地表上，经反复核对改正误差后，把中线，用经纬仪正倒镜延伸直线法测设中线；在曲精确标出两端切线方向，然后测出转向角，将切线路中线测设到地面上。经反复校核，与两端线路正确衔接后，再以切线上的控制点(或曲线主点及转点等)为准，将中线引入洞内。设计阶段所标定的中线或离开中线一定距离布设导满足上面要求外，导线点还应根据隧道长度和辅助导线宜采用长边，且尽量以直伸形式布设，这样可误差和测角误差对隧道横向贯通误差的影响。为了个闭合环的闭合导线网，在一个控制网中，导线环的个数不宜少于4个；每个环的边数宜为4~6条。合表角和右角。左、右角分别取中数后应按式(1)计算圆周角闭合差⊿，其值应符合表二⊿＝[左角]中﹢[右角]中﹣360°(1) (″) 式中m——设计所需的测角中误差(″)； (3)导线环(网)的平差计算:进出口之间，以一条高精度的基线作为起始边，并在以增加检核和平差的条件。三角测量的方向控制较。但从其精度、工作量等方面综合用。经过近似或严密平差计算可求得各三角点和隧全天候观4.1.3洞外高程控制测量施测各开挖洞口附近水准点之间的高差，以内，以保证在高程方向按规定精度正确贯通，并电测距三角高程的方法进行。(但当山势陡峻采用水准测量困难时，)等等级，以期达到设站少、观测快、精度高的要求。每一个洞口应埋设不少于2个水准点，以相互检核；两水准点的Δ ) )观测次数合往返较差或闭合差(mm)平丘地山地四五法法—往返往往±±±4.1.4本工程洞外控制测量方案本工程由于通视条件差，故洞外控制测量在导线控制和GPS控制之间做选则。根据洞外导线控制测量设计方案和GPS控制测量设计方案的对比，拟定最终确定采用GPS布设方案。响。而GPS技术不仅具有精度高，工期短的优点，而且由于GPS测量本身的特点，高标，同时2.由于现在GPS测量技术要求高，作业周期短，并且有两台接收机同时作业，在调组织工作，能合理安排，协调作业，认真细致紊地进行等等，从而为高精度、高效率的成果得到更1)建立GPS隧道控制网同样关注网内控制点间相对精度，虽然GPS测量本身不要求如洞口需布设至少3个控制点，并至少两方向通视。2)隧道进行GPS控制网施测前应进行网形设计即GPS控制网设计和GPS观测网设口及地貌特点、测站道路交通及通讯状况等)、点间基线长度、控制区域等因素布设控制点位，把所选定的控制点以环形网(大地四边形、三角形、多边形)结构确定后进之间以接边或接网的方式扩网，从而形成封闭式的整体括按星历编制测前卫星预报计。3)GPS网的基准设计点坐标)、方位基准(已知边方位角)和尺度基准(已知边距离及统一的距离度量单位)，可以是国家高斯平面坐标系统(如Beijing54，Bei—jing80等)或任意经度的中央子用独立坐标系统。同常规测量网一样为了施工方便，常以隧道主轴线进口至出口方向为X轴正向，隧道的某一线路中线里程为Xy轴，坐标原点处y坐标值可以为正常数也可为0。取系统投影面。②GPS网点应尽量设在视野开阔地带，同时站点周围视场角应不低于15。。③隧道GPS网洞口控制点应进行同步观测，同步观测的卫星颗数>4，越多越好且GPS为垂线系统)，各切线上宜布设2个GPS控制点。闭合差Wx=≤0.2`δni=1i Wy=≤0 S①建立项目及坐标系统(选择参考椭球参数，确定中央子午线经纬度)，确定位置及方。③在WG84坐标系下进行三维无约束平差，平差时最好在网中选择一具有已知高精WG定度。基准并不与隧道施工控制测量所要求的坐标系统一GPS观测采用静态相对定位模式，严格按《公路勘测规范》要求执行，其长，通过坐标反算，求出洞内待定点与洞口控制点(或洞口投点)之间的距离和夹角关系，可按极坐标方法或其它方法测。X上拨角β1和β2，就得到隧道口的进洞方向。测时所测得的偏角值可能不相符，应按此时所得α值和设计所采用曲线半径R和缓和 即计算定测时原投点偏离中线(理论中线)的偏移量和移桩夹角,并将它移到正确 (2)洞口控制点与曲线上任一点关系计算法计算出施工坐标，在洞口控制点上安置仪器4.2.2辅助坑道的进洞测量量联系起来,从而把洞外控制的方向和坐标传递给洞内导线，构成一,这种导线称为联系导线。联系导线是一种支导线，其测角误差和边长误差将直接影响洞内控制测量并进而影响1)经由斜井或横洞传递高程：测视线很短，测站数增多，加之观测环境2)经由竖井传递高程的方法：悬挂钢尺方法：即在井上悬挂一根带标准重锤的经过检定的长钢尺或者钢丝(井上读数，由此求得井下水准点的高程。井下水准点HB=HA＋a－[(L1－L2)＋△t十△k]－b(5)式中HA——井上水准点A的高程；△t——钢尺温度改正数，△t＝αL(t均一t0)；t△k——钢尺尺长改正数。伸进展，需要不断给出隧道的掘进方向。为了正确最后的准确贯通，应进行洞内控制测量。此项工测量的基础上展开的，包括洞内平面控制测量和4.3.1洞内平面控制测量故洞内平面控制常采用:中线法或导线法两种形式。m000m的直线隧道)伸作为洞内平面控制。这是一种特殊的支导线形式，即的测角、量距，可以计算出新点实际的精确点误差，再将新点移到正确的中线位置上，这种方法2．导线法(洞内导线平面控制方法适用于长大隧道)也较简单，而且可有多种检核过平差，还可提高点位的横向精度。施工放样时 (2)导线环如图所示，是长大隧道洞内控制测量的首选形式，有较好的检核条件，而且每增设一对新点，如5和5′点，可按两点坐标反算5~5′的距离，然后与实地丈量的5~5′距离比较，这样每前进一步均有检核。3)主、副导线环。主导线既测角又测边长，副导线便主能以平差角传算3~4边的方位角。主副导线环可对测量角度进行平差， (1)每次建立新点，都必须检测前一个旧点的稳定性，确认旧点没有发生位移， (2)导线点应布设在避免施工干扰、稳固可靠的地段，尽量形成闭合环。导线边 (3)测角时，必须经过通风排烟，使空气澄清以后，能见度恢复时进行。根据测 4.3.2洞内高程控制测量洞内高程控制测量是将洞外高程控制点的高程通过联系测量引测到洞内,作贯通。测；四、五等也可采3．洞内应每隔200~500m设立一对高程控制点以便检核.为了施工便利,应在导坑hAB=a-b，但对于零端在顶上的挂尺(如图中B点挂尺)，读数应作为负值计算，记录4.3.3本工程洞内控制测量方案水平方向角及边长的测量，水平方观测左右角，奇数站测左角，偶数站测右角；边长进行行仪器加、乘常数改正。控制导线观测技术要求控制导线观测技术要求见表6、表7及表8。等级等级DJ2级仪器水平角方向观测法技术要求3″8″一测回中2C较差13″差9″读数(℃)气压最小测定时间数据间读数(Pa)取用每边两端100始平均末值 5测回间 7 中误差5n15n1.8km0n2.4km50n2.4kmmm62差m对22测回数22等级等级，按四等水准规范精度要求进行往四五Δ ) )法法—观测往返次数环线或附合往返较差或闭合差(mm)平丘地山地往±±往4.4控制网贯通精度预算4.4.1导线控制网方式横向贯通精度预算取2倍中误差为测量限差，设隧道总的横向贯通限差为△q，则贯通中误差的限差①控制测量、地下两相向开挖的洞内施工导线各作为1个独立因素；而在增加有1个斜井或竖井施工时则亦增加1个独立因素，将各独立因素按等精度影响考虑计算其总的误差所引起的横向贯通中误差为②③式进行的贯通面有n个，结合式(2)⑤估算根据导线测量特点，其观测量分别为边长和角度，观测精度以边长相对中误差m因为实际地面导线网环均为双导线闭合环，故式(6)估算的影响值为近似且偏大，偏引起的横向贯通影响值的估算公式为⑦1)据式(6)或(7)计算出地面导线网对横向贯通影响值mq外。2)⑧根据式(8)计算出洞内测量误差对横向贯通误差影响值mq内值。内测距相Sy对于近似直线延伸布设的洞内导线闭合环网，式(6)、(7)dyi近似为零，则式(6)、(7)中主要为根式内的第二项数值计算)，这样在已知了m／S，Σdyi、ΣRyi后，测角精度太高难以施测，则需重新设计网形结构4.4.2GPS控制网方式横向贯通精度影响值估算GPSGPS控制引测入洞起算点(洞口投点)的点位